Method Article

البوليمرات الأوليفينية القابلة للبلمرة على أساس مونومرات السيكلوكتين ذات الحلقة المنصهرة

DOI:

10.3791/64182

⸱

December 16th, 2022

 ,  ,  , 
1School of Polymer Science and Polymer Engineering, University of Akron

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا ، نصف بروتوكولات تحضير السيكلوكتين المنصهر عبر السيكلوبوتان (tCBCO) ، بلمرتها لإعداد البوليمرات الأوليفينية القابلة للإزالة من البلمرة ، وإزالة بلمرة هذه البوليمرات في ظل ظروف معتدلة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم وصف بروتوكولات لإعداد الشبكات القابلة للبلمرة وقولبة الضغط للبلاستيك الخطي الصلب بناء على هذا النظام.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أدى الاستهلاك المتزايد للبوليمرات الاصطناعية وتراكم نفايات البوليمر إلى حاجة ملحة لطرق جديدة للمواد المستدامة. يعد تحقيق اقتصاد بوليمر مغلق الحلقة عن طريق إعادة التدوير الكيميائي إلى مونومر (CRM) أحد هذه الطرق الواعدة. أبلغت مجموعتنا مؤخرا عن نظام CRM جديد يعتمد على البوليمرات التي تم تحضيرها بواسطة بلمرة فتح الحلقة (ROMP) لمونومرات السيكلوكتين المنصهرة عبر السيكلوبيتان (tCBCO). يوفر هذا النظام العديد من المزايا الرئيسية ، بما في ذلك سهولة البلمرة في درجات الحرارة المحيطة ، وإزالة البلمرة الكمية إلى المونومرات في ظل ظروف معتدلة ، ومجموعة واسعة من الوظائف والخصائص الميكانيكية الحرارية. هنا ، نحدد بروتوكولات مفصلة لإعداد المونومرات القائمة على CBCOوالبوليمرات المقابلة لها ، بما في ذلك إعداد شبكات البوليمر المرنة وقولبة الضغط للبوليمرات الحرارية الخطية. كما نوضح إعداد مونومرات E-alkene tCBCO عالية السلالة وبلمرة حيتها. أخيرا ، يتم أيضا توضيح إجراءات إزالة بلمرة البوليمرات الخطية وشبكات البوليمرات.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

جعلت الطبيعة المتنوعة والقوية للبوليمرات الاصطناعية منها لاعبا أساسيا في كل مكان للوجود الإنساني الحديث. على الجانب الآخر ، فإن نفس الخصائص القوية والمقاومة للبيئة تجعل نفايات البوليمر ثابتة للغاية. هذا ، إلى جانب حقيقة أن جزءا كبيرا من جميع البوليمرات الاصطناعية التي تم تصنيعها على الإطلاق قد انتهى بها المطاف في مدافن النفايات1 ، أثار مخاوف مشروعة بشأن آثارها البيئية2. بالإضافة إلى ذلك ، تسببت طبيعة الحلقة المفتوحة لاقتصاد البوليمر التقليدي في استهلاك ثابت للموارد البتروكيماوية وبصمة كربونية متزايدة3. وبالتالي ، فإن الطرق الواعدة لاقتصاد البوليمر مغلق الحلقة مطلوبة للغاية.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: البروتوكولات الموضحة أدناه هي أشكال مفصلة من الإجراءات التجريبية المبلغ عنها سابقا15،18،19. تم الإبلاغ عن توصيف الجزيئات الصغيرة والبوليمرات سابقا15,18. بالإضافة إلى ذلك ، يجب إجراء توليفات المونومرات والبوليمرات وإزالة بلمرة البوليمرات داخل غطاء دخان مع معدات الحماية الشخصية المناسبة (PPE) ، بما في ذلك قفازات النتريل ونظارات السلامة ومعطف المختبر.

1. رCBCO مونومر التحضير15

  1. [2+2] إضافة ضوئية
    1. أضف إلى أنبوب الكوارتز أن....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت مناقشة النتائج التمثيلية المنشورة سابقا15،18،19. يوضح الشكل 5 آثار GPC للبوليمر P1 الذي أعده ROMP التقليدي مع G2 (منحنى أحمر)15 و ROMP الحي ل EM1 مع G1 / PPh3 (أسود)18. يحتوي البوليمر المحضر بواسطة ROMP الحي على.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يمكن تحضير مونومرات tCBCO من سلائف شائعة: [2 + 2] photocycloadduct من أنهيدريد المالئيك و 1،5-سيكلوكتادين ، أنهيدريد 1. نظرا لصعوبة تنقية أنهيدريد الخام 1 ولكن يمكن تحلله بالماء بسهولة ، فإن خليط التفاعل الضوئي الخام يخضع لظروف الميثانول لإنتاج حمض إستر الميثيل 2 القابل للعزل بسهولة. إعادة بلورة 2 بعد كروماتوغرافيا العمود هي المفتاح للحصول على أيزومر عبر سيكلو بوتان النقي ل 2. يمكن اشتقاق 2 بسهولة لإعدا.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم إيداع طلب براءة اختراع (PCT/US2021/050044) لهذا العمل.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نحن نقر بدعم التمويل من جامعة أكرون والمؤسسة الوطنية للعلوم بموجب منحة DMR-2042494.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1 و 3 قوارير درامVWR66011-041 ، 66011-100
1،4-بوتانيديولسيجما ألدريتش240559-100G
1،5-cyclooctadieneACROSAC297120010
1-بوتانولفيشرA399-1
20 مل قوارير تلألؤVWR66022-081
أنهيدريد الخليكألفا إيسارAAL042950B
الأسيتونفيشرA18-20
ألواح TLC المدعومة من الألومنيومSilicycleTLA-R10011B-323
هيدروكسيد الأمونيومفيشرA669-212
أنيلينTCIA0463500G
BD precisionglide (18 جم)فيشر
كلوروفورمفيشرC298-4
عمود للدوران (ليكون معبأا بهلام السيليكا المعالج بنترات الفضة)نصف قطره حوالي 1 سم وطوله 25 سم ، مع خيط داخلي على كلا الطرفين
d-ChloroformCambridge IsotopesDLM-7-100
ثنائي كلورو الميثانVWRBDH1113-19L
EDC. حمض الهيدروكلوريك ؛ 3- (3-ثنائي ميثيل أمينوبروبيل) -1-إيثيل كاربوديميد هيدروكلوريدكيميمبكس00050
إيثيل أسيتاتفيشرE145-20
إيثيل فينيل إيثرسيجما ألدريتش422177-250 مل
أعمدة كروماتوغرافيا زجاجيةملفقة داخلياD = 20 مم ، L = 450 مم و D = 40 مم ، L = 450 ممتم تجهيز الأعمدة بمحبس تفلون في أحد طرفيه ومفصل زجاجي أرضي 24/40 لاستيعاب خزان المذيبات إذا لزم الأمر.
Grubbs Catalyst الجيل الأول (M102)Sigma-Aldrich579726-1G
Grubbs Catalyst الجيل الثاني (M204)Sigma-Aldrich569747-100MG
HexanesFisherH292-20
أدوات النحات الهيدروليكية# 3912إلى جانب وحدات التحكم في درجة الحرارة (انظر أدناه)
حمض الهيدروكلوريكفيشرAA87617K4
ماليك أنهيدريدACROSAC125240010
الميثانولفيشرA412-20
ورق الأس الهيدروجيني الأساسي الصغير (1-13 درجة حموضة)فيشر14-850-120
Normject Luer Lock (1 و 3 و 10 مل)VWR89174-491 و 53547-014 و 53547-010
المفاعل الضوئيRayonetRPR-100
QuadraPure TU (زبال محفز)Sigma-Aldrich655422-5G
أنابيب الكوارتزFavricated في المنزلD = 2 "، L = 12.5" و D = 1.5 "، L = 10.5"
RotavapBuchi
SciLog Accu مضخة قياس رقمية MP- 40Parkerسعة 500 مل
Siliaflash السيليكا غير المنتظمة ، F60SilicycleR10030B-25 كجم
نترات الفضةACROSAC197680050
هيدروكسيد الصوديومVWRBDH9292-2.5 كجم
قالب فولاذيمصنوع داخلياالأبعاد الكلية لتجويف القالب: الطول 20 مم ، العرض 7 مم والعمق 1 مم ؛ أبعاد المقياس: الطول 10 مم ، العرض 3 مم)
ألواح فولاذيةمصنعة داخليا100 مم × 150 مم × 1 مم
قالب تفلون (6 تجاويف)داخلياأبعاد التجويف الكلية: الطول 25 مم ، العرض 8.35 مم والعمق 0.8 مم ؛ أبعاد المقياس: الطول 5 مم ، العرض 2 مم) صفائح
تفلون (0.005 بوصة سميكة) وحداتMcMaster-Carr8569K61
أوميغاC9000A و C9000& درجة ؛ وحدات C (وحدتان ، واحدة للأعلى والأخرى للأسفل)
الأشعة فوق البنفسجية
مضخة فراغترشيح Welch Duoseal
Whatman (الصف 2)ترشيح VWR09-810F
محاقن غرفة مصنع التحكم في درجة الحرارة مصابيح ثلاثي الفينيل Phosphine TCI T0519500G Rayonet RPR2537A و RPR3000A ورق ورق

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Geyer, R., Jambeck, J. R., Law, K. L. Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances. 3 (7), 1700782(2017).
  2. Barnes, D. K. A., Galgani, F., Thompson, R. C., Barlaz, M. Accumulation and fragmentation of pla....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Depolymerizable PolymersOlefinic PolymersRing Opening MetathesisFused Ring CycloocteneChemical RecyclingPolymer DepolymerizationLiving PolymerizationPolymer NetworksPhotochemical CycloadditionGrubbs Catalyst

Related Articles